工程师利用量子技术取代飞行导航中的GPS

AI科技 2025年07月27日 19:49 0 admin

随着对卫星导航的依赖日益加深，航空业面临着来自GPS干扰和欺骗的日益增长的风险。无论是来自敌对势力还是技术故障，干扰都威胁着商业和军用飞行。工程师们正在竞相开发具有韧性的替代方案，前景光明的新技术正从实验室走向天空。

空中客车公司与专注于人工智能和量子传感的硅谷公司 SandboxAQ 合作，对一种新的导航方法进行现场测试。他们的合作重点是量子传感设备，特别是 MagNav 系统。这款紧凑型仪器可以读取来自地壳的细微磁信号，即使在卫星发生故障的情况下也能精确定位飞机的位置。

空客子公司Acubed的“飞行实验室”测试飞机搭载MagNav系统在美国大陆进行了超过150小时的飞行。该导航系统测量每段地形下方独特的磁“指纹”，并使用机载人工智能将这些信号与详细的磁力图进行交叉验证。最终结果：定位结果可靠地满足——有时甚至超越——美国联邦航空管理局（FAA）的飞行精度标准。

SandboxAQ 首席执行官杰克·希达里 (Jack Hidary) 向《华尔街日报》表示，虽然该技术在广泛采用之前还需要进行额外的测试和认证，但早期结果令人鼓舞，代表着一个转折点。

“最难的部分是证明这项技术可行，”希达里指出。“据我们所知，这是过去50年来第一个新型绝对导航系统。”

传统的GPS依赖于轨道卫星发射的信号——该系统虽然稳健，但越来越容易受到干扰。欺骗攻击会从地面发射虚假的位置数据，欺骗机载接收器；而干扰攻击则会淹没信号，导致导航系统瘫痪。这些攻击曾经很少见，但现在却在全球热点地区频发，影响了数千架航班，并对民用航空构成了严重威胁。

量子传感提供了一种根本不同的方法。与传输数字化、可破解数据的GPS不同，量子磁传感器“本质上是不可干扰和不可伪造的”。所有测量均在飞机内部进行，数据完全来自地球自然产生且不可改变的磁场。

该系统的工作原理是，激光发射光子，撞击电子，电子在弛豫过程中吸收并重新发射光子。这一过程产生的能量特征反映了局部磁场强度——这是地球表面每平方米都独有的信息。MagNav 的人工智能会解读这一特征，并将其与参考图进行匹配，从而将原始量子测量值转换为可用的位置数据。

在最近的飞行测试中，MagNav 始终保持两海里以内的定位精度。更令人印象深刻的是，它的精度更高——大多数情况下在 550 米以内——通常优于没有卫星辅助的竞争对手的惯性系统。

量子传感的潜力远不止于航空领域。安永全球首席创新官乔·德帕 (Joe Depa) 表示，除了保障航行安全之外，量子传感器还可以通过探测潜艇或地下隧道等隐藏物体来辅助国防，并通过感知来自心脏或大脑的微弱磁信号来改善医疗诊断。此外，这项技术的实现并非几年甚至几十年就能完成。

“我们谈论的不是20年后的事情，”德帕说，“而是现在。”

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